CN111130407A - 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法 - Google Patents

永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法 Download PDF

Info

Publication number
CN111130407A
CN111130407A CN201911424968.6A CN201911424968A CN111130407A CN 111130407 A CN111130407 A CN 111130407A CN 201911424968 A CN201911424968 A CN 201911424968A CN 111130407 A CN111130407 A CN 111130407A
Authority
CN
China
Prior art keywords
speed
voltage
full
motor
permanent magnet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201911424968.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李磊
曹金柱
田朱杰
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou Lvkon Transmission S&T Co Ltd
Original Assignee
Suzhou Lvkon Transmission S&T Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou Lvkon Transmission S&T Co Ltd filed Critical Suzhou Lvkon Transmission S&T Co Ltd
Priority to CN201911424968.6A priority Critical patent/CN111130407A/zh
Publication of CN111130407A publication Critical patent/CN111130407A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/24—Vector control not involving the use of rotor position or rotor speed sensors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P21/0017—Model reference adaptation, e.g. MRAS or MRAC, useful for control or parameter estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/0003—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control
    • H02P21/0021—Control strategies in general, e.g. linear type, e.g. P, PI, PID, using robust control using different modes of control depending on a parameter, e.g. the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P21/00—Arrangements or methods for the control of electric machines by vector control, e.g. by control of field orientation
    • H02P21/14—Estimation or adaptation of machine parameters, e.g. flux, current or voltage
    • H02P21/18—Estimation of position or speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P25/00—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details
    • H02P25/02—Arrangements or methods for the control of AC motors characterised by the kind of AC motor or by structural details characterised by the kind of motor
    • H02P25/022—Synchronous motors
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/08—Arrangements for controlling the speed or torque of a single motor
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/181—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using different methods depending on the speed
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/14—Electronic commutators
    • H02P6/16—Circuit arrangements for detecting position
    • H02P6/18—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements
    • H02P6/183—Circuit arrangements for detecting position without separate position detecting elements using an injected high frequency signal
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P6/00—Arrangements for controlling synchronous motors or other dynamo-electric motors using electronic commutation dependent on the rotor position; Electronic commutators therefor
    • H02P6/30—Arrangements for controlling the direction of rotation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/03—Determination of the rotor position, e.g. initial rotor position, during standstill or low speed operation
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/05—Determination of the rotor position by using two different methods and/or motor models
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2203/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the means for detecting the position of the rotor
    • H02P2203/11—Determination or estimation of the rotor position or other motor parameters based on the analysis of high frequency signals
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02P—CONTROL OR REGULATION OF ELECTRIC MOTORS, ELECTRIC GENERATORS OR DYNAMO-ELECTRIC CONVERTERS; CONTROLLING TRANSFORMERS, REACTORS OR CHOKE COILS
    • H02P2207/00—Indexing scheme relating to controlling arrangements characterised by the type of motor
    • H02P2207/05—Synchronous machines, e.g. with permanent magnets or DC excitation

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Control Of Ac Motors In General (AREA)
  • Control Of Motors That Do Not Use Commutators (AREA)

Abstract

本发明公开了一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，包括以下步骤：S1.在零速和低速区，往估算的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号，通过检测q轴电流信号获取转子位置；S2.在中速过渡区，将高频脉振正弦波电压注入法与模型参考自适应相结合来估算转子位置；S3.在高速区，采用模型参考自适应方法，利用电机的电压、电流信号进行无位置传感器控制；本发明可在全速范围内带载平滑运行，整个调速范围内可实现电机正反转调速。

Description

永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法
技术领域
本发明涉及电机控制技术领域，具体为一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法。
背景技术
由于空间体积的限制，永磁同步电机无法安装位置传感器，因此永磁同步电机绝大多数采用无传感器控制方法。
针对永磁同步电机无传感器控制，现有技术中常采用反电势法，永磁同步电机的反电势过零脉冲信号一般基于硬件比较电路来得到，这导致其易受到电路其他信号的干扰，电机控制使用的过零脉冲信号会存在一定的毛刺，需要进行滤波以消除干扰，但是滤波又会带来延时，延时导致永磁同步电机的相反电势与相电流之间存在相位差，且转速越高相位差越大，从而使得电机的效率降低，热损增加；迫切需求一种新的控制方法。
发明内容
本发明要解决的技术问题是克服现有的缺陷，提供一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，本发明可在全速范围内带载平滑运行，同时具备电机正反转调速。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，包括以下步骤：
S1.在零速和低速区，往估算的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号，通过检测q轴电流信号获取转子位置；
S2.在中速过渡区，将高频脉振正弦波电压注入法与模型参考自适应相结合来估算转子位置；
S3.在高速区，采用模型参考自适应方法，利用电机的电压、电流信号进行无位置传感器控制。
进一步的，一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，包括以下步骤：
P1.在估算的转子同步旋转坐标系的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号；
P2.获取三相电流信号，将三相电流信号转化至旋转坐标系后得到q轴电流信号iq_all，再经过带通滤波器后得到
Figure BDA0002353317740000021
轴高频响应电流
Figure BDA0002353317740000022
而后将
Figure BDA0002353317740000023
与调制信号sin(ωint)相乘，最后经低通滤波器后得到转子估计误差信号Δθe，Δθe为实际电机电角度θe与估算的电角度
Figure BDA0002353317740000024
之差；
P3.将Δθe经脉振高频电压注入法的PI控制器处理后得到电机的估算电角速度
Figure BDA0002353317740000025
而后对
Figure BDA0002353317740000026
进行积分，得到初始电角度
Figure BDA0002353317740000027
P4.获得
Figure BDA0002353317740000028
后，进行磁极判断，其判断方法为，开环向d轴方向注入幅值不变、角度相差π度的正反脉冲电压信号，而后根据响应的id幅值的大小进行角度补偿；
P5.角度补偿完成后，利用高频脉振注入法进行转子位置估算；
P6.当
Figure BDA0002353317740000029
到达200rad/s时，进入中速过渡区，此时高频脉振注入法与模型参考自适应法均参与转子位置估算，取高频电压注入后的dq轴合成电压udq_all和dq轴电流反馈值idq_all，利用估算旋转坐标系下的电机电压方程估算k时刻的dq轴电流
Figure BDA00023533177400000210
P7.根据模型参考自适应律，结合idq_all和
Figure BDA00023533177400000211
的值得到模型参考自适应下的转子估计值；
P8.在中速过渡区，将高频脉振注入估算的
Figure BDA00023533177400000212
和模型参考自适应估算的
Figure BDA0002353317740000031
取平均值作为中速区的
Figure BDA0002353317740000032
而后对
Figure BDA0002353317740000033
进行积分，得到中速过渡区的
Figure BDA0002353317740000034
P9.当
Figure BDA0002353317740000035
到达300rad/s时，进入高速区，此时，高频脉振注入电压幅值为0，采用模型参考自适应下估算的
Figure BDA0002353317740000036
作为高速区的
Figure BDA0002353317740000037
进一步的，转速上升时，
Figure BDA0002353317740000038
以200rad/s和300rad/s为界限划分整个速度区间；转速下降时，为保证速度切换的连续性，加入滞环的控制思想，滞环宽度为50，
Figure BDA0002353317740000039
以150rad/s和250rad/s为界限划分整个速度区间。
进一步的，在低速区和过渡区，均有d轴高频脉振注入电压，在高速区无d轴脉振注入电压，模型参考自适应在全速域区间均估算电机转速，但仅在过渡区和高速区参与实际系统工作。
进一步的，当转速处于低速区时，以高频脉振注入估算的
Figure BDA00023533177400000310
作为电机真实的
Figure BDA00023533177400000311
当转速处于中速过渡区时，取
Figure BDA00023533177400000312
和模型参考自适应估算的
Figure BDA00023533177400000313
的平均值作为电机真实的
Figure BDA00023533177400000314
当转速处于高速区时，以
Figure BDA00023533177400000315
作为电机真实的
Figure BDA00023533177400000316
最后，对不同转速区域下的电机真实的
Figure BDA00023533177400000317
进行积分，得到相应转速区域下的电机真实的电角度
Figure BDA00023533177400000318
进一步的，P1中，注入的电压信号表达式如下：
Figure BDA00023533177400000319
其中，uin为高频电压信号的幅值，ωin为高频电压信号的频率，
Figure BDA00023533177400000320
为估计的
Figure BDA00023533177400000321
轴注入的电压信号。
进一步的，P4中，角度补偿的表达式如下：
Figure BDA0002353317740000041
其中，|id0|、|idπ|分别为开环注入电压时幅值相同、角度为
Figure BDA0002353317740000042
的d轴电流的幅值。
进一步的，P6中，估算旋转坐标系下的电机电压方程如下：
Figure BDA0002353317740000043
其中，
Figure BDA0002353317740000044
为k+1时刻的dq轴电流估计值，udq(k)为k时刻的dq轴合成电压值，即udq_all；R为电机相电阻，Ld、Lq分别为dq轴下的电机电感值，ψf为永磁体磁链，Ts为采用周期。
进一步的，P7中，转子估计值的方程如下：
Figure BDA0002353317740000045
其中，kp、ki分别为模型参考自适应下的PI控制器的比例和积分参数。
进一步的，P8中，在
Figure BDA0002353317740000046
为200rad/s处，为了使电机平滑地从低速过渡至中速，将两种控制策略下的PI控制器的积分值和估算的
Figure BDA0002353317740000047
均沿用上个周期的
Figure BDA0002353317740000048
其中，在永磁同步电机控制中,为了能够得到类似直流电机的控制特性,在电机转子上建立了一个坐标系,此坐标系与转子同步转动,取转子磁场方向为d轴,垂直于转子磁场方向为q轴,将电机的数学模型转换到此坐标系下,可实现d轴和q轴的解耦,从而得到良好控制特性。
模型参考自适应法(MRAS)是指将不含转速的方程作为参考模型，将含有转速的模型作为可调模型，2个模型具有相同物理意义的输出量，利用2个模型输出量的误差构成合适的自适应律实时调节可调模型的参数(转速)，以达到控制对象的输出跟踪参考模型的目的。
电压注入法是在电路的输入端注入一个电压信号，然后观察电路有无信号输出来判断电路是否正常的方法。如果注入信号能输出，说明电路是正常的，因为该电路能通过注入信号；如果注入信号不能输出，说明电路损坏，因为注入信号不能通过电路。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，具有以下好处：
1、从估算电机全速范围内的电角速度出发，并对其进行积分求得电角度。
2、在过渡区为使电机带载平滑运行，取两种控制策略下估算的电角速度的平均值为实际的电角速度，且在电角速度切换门限处，将两种控制策略下的PI控制器的积分值和估算的
Figure BDA0002353317740000051
均沿用上个周期的
Figure BDA0002353317740000052
3、可在全速范围内带载平滑运行。
4、整个调速范围内可实现电机正反转调速。
附图说明
图1为本发明中全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法流程图；
图2为本发明中全速域无位置传感器控制系统框图；
图3为本发明中全速域控制策略切换示意图；
图4为本发明中全速域无位置传感器控制程序流程图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1-4，本发明提供以下技术方案：
一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，包括以下步骤：
S1.在零速和低速区，往估算的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号，通过检测q轴电流信号获取转子位置；
S2.在中速过渡区，将高频脉振正弦波电压注入法与模型参考自适应相结合来估算转子位置；
S3.在高速区，采用模型参考自适应方法，利用电机的电压、电流信号进行无位置传感器控制。
具体控制方法，包括以下步骤：
P1.在估算的转子同步旋转坐标系的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号，注入的电压信号表达式如下：
Figure BDA0002353317740000061
其中，uin为高频电压信号的幅值，ωin为高频电压信号的频率，
Figure BDA0002353317740000062
为估计的
Figure BDA0002353317740000063
轴注入的电压信号；
P2.获取三相电流信号，将三相电流信号转化至旋转坐标系后得到q轴电流信号iq_all，再经过带通滤波器后得到
Figure BDA0002353317740000064
轴高频响应电流
Figure BDA0002353317740000065
而后将
Figure BDA0002353317740000066
与调制信号sin(ωint)相乘，最后经低通滤波器后得到转子估计误差信号Δθe，Δθe为实际电机电角度θe与估算的电角度
Figure BDA0002353317740000067
之差；
P3.将Δθe经脉振高频电压注入法的PI控制器处理后得到电机的估算电角速度
Figure BDA0002353317740000071
而后对
Figure BDA0002353317740000072
进行积分，得到初始电角度
Figure BDA0002353317740000073
P4.获得
Figure BDA0002353317740000074
后，进行磁极判断，其判断方法为，开环向d轴方向注入幅值不变、角度相差π度的正反脉冲电压信号，而后根据响应的id幅值的大小进行角度补偿，角度补偿的表达式如下：
Figure BDA0002353317740000075
其中，|id0|、|idπ|分别为开环注入电压时幅值相同、角度为
Figure BDA0002353317740000076
的d轴电流的幅值；
P5.角度补偿完成后，利用高频脉振注入法进行转子位置估算；
P6.当
Figure BDA0002353317740000077
到达200rad/s时，进入中速过渡区，此时高频脉振注入法与模型参考自适应法均参与转子位置估算，取高频电压注入后的dq轴合成电压udq_all和dq轴电流反馈值idq_all，利用估算旋转坐标系下的电机电压方程估算k时刻的dq轴电流
Figure BDA0002353317740000078
估算旋转坐标系下的电机电压方程如下：
Figure BDA0002353317740000079
其中，
Figure BDA00023533177400000710
为k+1时刻的dq轴电流估计值，udq(k)为k时刻的dq轴合成电压值，即udq_all；R为电机相电阻，Ld、Lq分别为dq轴下的电机电感值，ψf为永磁体磁链，Ts为采用周期；
P7.根据模型参考自适应律，结合idq_all和
Figure BDA00023533177400000711
的值得到模型参考自适应下的转子估计值，方程如下：
Figure BDA0002353317740000081
其中，kp、ki分别为模型参考自适应下的PI控制器的比例和积分参数；
P8.在中速过渡区，将高频脉振注入估算的
Figure BDA0002353317740000082
和模型参考自适应估算的
Figure BDA0002353317740000083
取平均值作为中速区的
Figure BDA0002353317740000084
且在
Figure BDA0002353317740000085
为200rad/s处，为了使电机平滑地从低速过渡至中速，将两种控制策略下的PI控制器的积分值和估算的
Figure BDA0002353317740000086
均沿用上个周期的
Figure BDA0002353317740000087
而后对
Figure BDA0002353317740000088
进行积分，得到中速过渡区的
Figure BDA0002353317740000089
P9.当
Figure BDA00023533177400000810
到达300rad/s时，进入高速区，此时，高频脉振注入电压幅值为0，采用模型参考自适应下估算的
Figure BDA00023533177400000811
作为高速区的
Figure BDA00023533177400000812
如图3所示，全速域控制策略切换方法，包括以下步骤：
1.转速上升时，
Figure BDA00023533177400000813
以200rad/s和300rad/s为界限划分整个速度区间；转速下降时，为保证速度切换的连续性，加入滞环的控制思想，滞环宽度为50，
Figure BDA00023533177400000814
以150rad/s和250rad/s为界限划分整个速度区间；
2.在低速区和过渡区，均由d轴高频脉振注入电压，在高速区无d轴脉振注入电压，模型参考自适应在全速域区间均估算电机转速，但仅在过渡区和高速区参与实际系统工作；
3.当转速处于低速区时，以高频脉振注入估算的
Figure BDA00023533177400000815
作为电机真实的
Figure BDA00023533177400000816
当转速处于中速过渡区时，取
Figure BDA00023533177400000817
和模型参考自适应估算的
Figure BDA00023533177400000818
的平均值作为电机真实的
Figure BDA00023533177400000819
当转速处于高速区时，以
Figure BDA00023533177400000820
作为电机真实的
Figure BDA00023533177400000821
最后，对不同转速区域下的电机真实的
Figure BDA00023533177400000822
进行积分，得到相应转速区域下的电机真实的电角度
Figure BDA0002353317740000091
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (10)

1.一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.在零速和低速区，往估算的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号，通过检测q轴电流信号获取转子位置；
S2.在中速过渡区，将高频脉振正弦波电压注入法与模型参考自适应相结合来估算转子位置；
S3.在高速区，采用模型参考自适应方法，利用电机的电压、电流信号进行无位置传感器控制。
2.根据权利要求1所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
P1.在估算的转子同步旋转坐标系的直轴方向注入高频脉振正弦波电压信号；
P2.获取三相电流信号，将三相电流信号转化至旋转坐标系后得到q轴电流信号iq_all，再经过带通滤波器后得到
Figure FDA0002353317730000011
轴高频响应电流
Figure FDA0002353317730000012
而后将
Figure FDA0002353317730000013
与调制信号sin(ωint)相乘，最后经低通滤波器后得到转子估计误差信号Δθe，Δθe为实际电机电角度θe与估算的电角度
Figure FDA0002353317730000014
之差；
P3.将Δθe经脉振高频电压注入法的PI控制器处理后得到电机的估算电角速度
Figure FDA0002353317730000015
而后对
Figure FDA0002353317730000016
进行积分，得到初始电角度
Figure FDA0002353317730000017
P4.获得
Figure FDA0002353317730000018
后，进行磁极判断，其判断方法为，开环向d轴方向注入幅值不变、角度相差π度的正反脉冲电压信号，而后根据响应的id幅值的大小进行角度补偿；
P5.角度补偿完成后，利用高频脉振注入法进行转子位置估算；
P6.当
Figure FDA0002353317730000021
到达200rad/s时，进入中速过渡区，此时高频脉振注入法与模型参考自适应法均参与转子位置估算，取高频电压注入后的dq轴合成电压udq_all和dq轴电流反馈值idq_all，利用估算旋转坐标系下的电机电压方程估算k时刻的dq轴电流
Figure FDA0002353317730000022
P7.根据模型参考自适应律，结合idq_all和
Figure FDA0002353317730000023
的值得到模型参考自适应下的转子估计值；
P8.在中速过渡区，将高频脉振注入估算的
Figure FDA0002353317730000024
和模型参考自适应估算的
Figure FDA0002353317730000025
取平均值作为中速区的
Figure FDA0002353317730000026
而后对
Figure FDA0002353317730000027
进行积分，得到中速过渡区的
Figure FDA0002353317730000028
P9.当
Figure FDA0002353317730000029
到达300rad/s时，进入高速区，此时，高频脉振注入电压幅值为0，采用模型参考自适应下估算的
Figure FDA00023533177300000210
作为高速区的
Figure FDA00023533177300000211
3.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，转速上升时，
Figure FDA00023533177300000212
以200rad/s和300rad/s为界限划分整个速度区间；转速下降时，为保证速度切换的连续性，加入滞环的控制思想，滞环宽度为50，
Figure FDA00023533177300000213
以150rad/s和250rad/s为界限划分整个速度区间。
4.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，在低速区和过渡区，均有d轴高频脉振注入电压，在高速区无d轴脉振注入电压，模型参考自适应在全速域区间均估算电机转速，但仅在过渡区和高速区参与实际系统工作。
5.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，当转速处于低速区时，以高频脉振注入估算的
Figure FDA0002353317730000031
作为电机真实的
Figure FDA0002353317730000032
当转速处于中速过渡区时，取
Figure FDA0002353317730000033
和模型参考自适应估算的
Figure FDA0002353317730000034
的平均值作为电机真实的
Figure FDA0002353317730000035
当转速处于高速区时，以
Figure FDA0002353317730000036
作为电机真实的
Figure FDA0002353317730000037
最后，对不同转速区域下的电机真实的
Figure FDA0002353317730000038
进行积分，得到相应转速区域下的电机真实的电角度
Figure FDA0002353317730000039
6.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，P1中，注入的电压信号表达式如下：
Figure FDA00023533177300000310
其中，uin为高频电压信号的幅值，ωin为高频电压信号的频率，
Figure FDA00023533177300000311
为估计的
Figure FDA00023533177300000312
轴注入的电压信号。
7.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，P4中，角度补偿的表达式如下：
Figure FDA00023533177300000313
其中，|id0|、|idπ|分别为开环注入电压时幅值相同、角度为
Figure FDA00023533177300000314
的d轴电流的幅值。
8.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，P6中，估算旋转坐标系下的电机电压方程如下：
Figure FDA00023533177300000315
其中，
Figure FDA0002353317730000041
为k+1时刻的dq轴电流估计值，udq(k)为k时刻的dq轴合成电压值，即udq_all；R为电机相电阻，Ld、Lq分别为dq轴下的电机电感值，ψf为永磁体磁链，Ts为采用周期。
9.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，P7中，转子估计值的方程如下：
Figure FDA0002353317730000042
其中，kp、ki分别为模型参考自适应下的PI控制器的比例和积分参数。
10.根据权利要求2所述的一种永磁同步电机全速域带载平滑运行的无位置传感器控制方法，其特征在于，P8中，在
Figure FDA0002353317730000043
为200rad/s处，为了使电机平滑地从低速过渡至中速，将两种控制策略下的PI控制器的积分值和估算的
Figure FDA0002353317730000044
均沿用上个周期的
Figure FDA0002353317730000045
CN201911424968.6A 2019-12-31 2019-12-31 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法 Pending CN111130407A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911424968.6A CN111130407A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911424968.6A CN111130407A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111130407A true CN111130407A (zh) 2020-05-08

Family

ID=70507205

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911424968.6A Pending CN111130407A (zh) 2019-12-31 2019-12-31 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111130407A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111654223A (zh) * 2020-07-03 2020-09-11 南通大学 一种混合励磁磁通切换电机无位置传感器复合控制方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107769656A (zh) * 2017-11-28 2018-03-06 固安华电天仁控制设备有限公司 一种变桨永磁同步电机全速范围无位置传感器控制方法
CN109560728A (zh) * 2018-01-12 2019-04-02 中国石油大学(华东) 一种表贴式永磁同步电机无位置传感器转速估计切换方法
CN110176894A (zh) * 2019-06-03 2019-08-27 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种大功率轮毂电机全速度范围无位置传感器改进控制方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN107769656A (zh) * 2017-11-28 2018-03-06 固安华电天仁控制设备有限公司 一种变桨永磁同步电机全速范围无位置传感器控制方法
CN109560728A (zh) * 2018-01-12 2019-04-02 中国石油大学(华东) 一种表贴式永磁同步电机无位置传感器转速估计切换方法
CN110176894A (zh) * 2019-06-03 2019-08-27 中国人民解放军陆军装甲兵学院 一种大功率轮毂电机全速度范围无位置传感器改进控制方法

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
张金娈: ""永磁同步电机全速范围无位置传感器运行控制技术研究"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅱ辑》 *
敬秋霞等: ""基于IPMSM的全速范围无位置传感器复合控制"", 《重庆理工大学学报(自然科学)》 *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111654223A (zh) * 2020-07-03 2020-09-11 南通大学 一种混合励磁磁通切换电机无位置传感器复合控制方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN110417308A (zh) 一种永磁同步电机全速度范围复合策略控制方法
CN109889117B (zh) 基于旋转高频注入法的ipmsm位置观测方法、系统及驱动系统
CN110022106B (zh) 一种基于高频信号注入的永磁同步电机无位置传感器控制方法
CN110198150A (zh) 一种永磁同步电机多参数在线辨识方法
CN110311608B (zh) 一种最优注入角的高频方波电压注入永磁同步电机无位置传感器控制方法
CN107508521B (zh) 一种永磁同步电机的无速度传感器控制方法和系统
CN110071674B (zh) 一种无位置传感器永磁同步电机最大转矩电流比控制方法
CN111786606B (zh) 同步磁阻电机自适应调节无传感器控制方法
CN109039193B (zh) 一种基于I/f启动策略抑制电机转速波动的方法及系统
CN106602941A (zh) 一种降低无刷直流电机换相转矩脉动的控制装置及方法
CN108900127B (zh) 考虑交叉耦合效应的ipmsm低速段无位置传感器控制方法
CN106026831B (zh) 一种无位置传感器控制下的电流解耦方法
CN111769779A (zh) 基于改进型Luenberger观测器的PMSM直接转矩控制方法
Ide et al. A hybrid speed estimator of flux observer for induction motor drives
CN111130407A (zh) 永磁同步电机全速域带载运行的无位置传感器控制方法
CN110995094B (zh) 一种低载波比控制下的永磁同步电机位置和速度估算方法
CN117277878A (zh) 一种基于相角补偿的电机带载启动控制方法
CN112054734A (zh) 永磁同步电机的低速无速度传感器mtpa控制方法及系统
CN113783494B (zh) 无位置传感器内置式永磁同步电机的最大转矩电流比控制
CN113992087B (zh) 一种电机全速域无传感位置估计与控制方法及系统
CN109379012A (zh) 一种无高频信号注入的永磁同步电机低速段无位置传感器控制方法
CN112491308A (zh) 一种采用转矩和定子磁链估计器的永磁同步电机控制方法
CN108667370B (zh) 基于自主学习的内置式永磁同步电机弱磁曲线跟踪方法及装置
Ide et al. High frequency injection method improved by flux observer for sensorless control of an induction motor
CN111654223A (zh) 一种混合励磁磁通切换电机无位置传感器复合控制方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
RJ01 Rejection of invention patent application after publication
RJ01 Rejection of invention patent application after publication

Application publication date: 20200508